jurnal aplikom me ^^

download jurnal aplikom me ^^

of 15

  • date post

    30-Oct-2015
  • Category

    Documents

  • view

    265
  • download

    10

Embed Size (px)

Transcript of jurnal aplikom me ^^

  • Jurnal Komputasi Kimia Page 1

    PERBANDINGAN ENERGI PADA MOLEKUL 3,5-DIAMINO-1,2,4-TRIAZOLA

    MENGGUNAKAN METODE DFT, HF DAN MM2 DENGAN BASIS SET BERVARIASI

    Oleh :

    Intan Ayu Apriliana/113234008/Kimia A

    Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

    Universitas Negeri Surabaya

    Abstrak. Telah dilakukan penelitian dengan judul Perbandingan Energi Pada Molekul 3,5-Diamino-1,2,4-Triazola Menggunakan Metode DFT, HF dan MM2 dengan Basis Set Bervariasi Tujuannya yaitu membandingkan energi pada molekul menggunakan metode DFT, HF, dan MM2 serta mengetahui energi

    yang paling tinggi dengan menggunakan basis set dan RMS Gradient bervariasi. Media komputasi yang

    digunakan yaitu menggunakan media komputasi ChemOffice metode DFT (B3LYP) dan HF dengan 3

    macam basis set yaitu 6-31G(d), 6-31+G(d), dan 3-21+G(d), sedangkan metode MM2 menggunakan 3

    macam RMS Gradient yaitu 0.100, 0.300, 0.500. Energi yang diperoleh dari penelitian ini menggunakan

    metode DFT (B3LYP) dengan basis set 6-31G(d), 6-31+G(d),dan 3-21+G(d) berturut-turut yaitu -

    352.767444, -352.77138, -350.816918, metode HF berturut-turut yaitu -350.877036, -350.879497, -

    348.911646. Sedangkan metode MM2 dengan RMS Gradient 0.100, 0.300, 0.500 berturut-turut yaitu

    5.5260, 5.5599, 5.6064. Nilai energi yang paling besar dengan metode HF diperoleh dari basis set 6-

    31+G(d) yaitu sebesar -350.879497 dan metode DFT (B3LYP) sebesar -352.77138. Sedangkan pada

    MM2 energi yang paling besar diperoleh dari RMS Gradient 0.500 dengan energi sebesar 5.6064.

    Kata kunci: 3,5-Diamino-1,2,4-Triazola, DFT, HF, MM2

    Abstract. Research has been carried out with the title "Comparison of Energy in Molecule 3,5-Diamino-

    1,2,4-triazole using method DFT, HF and MM2 with various basis set " The purpose is to compare the

    energy molecule using method DFT, HF, and MM2 and determine the highest energy using the various

    basis set and RMS Gradient. Computational media are used ie using computational media ChemOffice

    DFT (B3LYP) and HF method with 3 kinds of basis set is 6-31G (d), 6-31 + G (d), and 3-21 + G (d),

    whereas the method MM2 uses 3 kinds RMS Gradient is 0.100, 0.300, 0.500. Energy obtained from this

    study using DFT (B3LYP) method with the basis set 6-31G (d), 6-31 + G (d), and 3-21 + G (d)

    respectively are -352.767444, -352.77138, -350.816918, HF methods respectively are -350.877036, -

    350.879497, -348.911646. While the MM2 method with RMS Gradient 0.100, 0.300, 0.500 respectively

    are 5.5260, 5.5599, 5.6064. The most of the energy value of the HF method is obtained from the basis set

    6-31 + G (d) is equal to -350.879497 and DFT (B3LYP) methods is -352.77138. While in the most of the

    energy value of MM2 obtained from RMS Gradient 0.500 is equal 5.6064.

    Keywords: 3,5-Diamino-1,2,4-triazole, DFT, HF, MM2

  • Jurnal Komputasi Kimia Page 2

    PENDAHULUAN

    Amina (NH2) adalah turunan organik

    dari ammonia dimana satu atau lebih atom

    hidrogen pada nitrogen telah tergantikan

    oleh gugus alkil atau aril. Karena itu amina

    memiliki sifat mirip dengan ammonia

    seperti alkohol dan eter terhadap air.

    Seperti alkohol, amina bisa

    diklasifikasikan sebagai primer, sekunder

    dan tersier. Meski demikian dasar dari

    pengkategoriannya berbeda dari alkohol.

    Alkohol diklasifikasikan dengan jumlah

    gugus non hidrogen yang terikat pada

    karbon yang mengandung hidroksil., namun

    amina diklasifikasikan dengan jumlah gugus

    non hidrogen yang terikat langsung pada

    atom nitrogen (Stoker, 1991)

    Nitrogen adalah unsur kimia dalam tabel

    periodik yang memiliki lambang N dan

    nomor atom 7. Biasanya ditemukan sebagai

    gas tanpa warna, tanpa bau, tanpa rasa dan

    merupakan gas diatomik bukan logam yang

    stabil, sangat sulit bereaksi dengan unsur

    atau senyawa lainnya. Dinamakan zat lemas

    karena zat ini bersifat malas, tidak aktif

    bereaksi dengan unsur lainnya.

    Tiazola, atau 1,3-tiazola, adalah jenis

    cairan yang mudah terbakar berwarna

    kuning muda dengan bau seperti piridin dan

    rumus molekulnya yaitu C3H3NS. Tiazola

    ini adalah cincin beranggota-5, di mana dua

    dari simpul cincin adalah nitrogen dan

    belerang, dan tiga lainnya adalah karbon.

    Tiazola digunakan untuk biosida

    manufaktur, fungisida, obat-obatan, dan

    pewarna.

    Gambar 1 Struktur molekul tiazola atau 1,3 tiazola

    Sejumlah dari sistem aromatik

    beranggota lima memiliki tiga heteroatom

    pada posisi simetris. Adanya tiga gugus

    nitrogen pada triazola menjadikan jenis

    senyawa tersebut menjadi menarik. Triazola

    dan turunannya menunjukkan luas spektrum

    pada sifat farmakologi seperti antibakteri

    dan aktifitas antijamur, dan juga ada banyak

    laporan tentang interaksi antara triazole dan

    logam dalam mencegah korosi logam.

    Untuk mendapatkan perbandingan

    energi yang akan diperoleh, turunan dari

    triazola (3,5-diamino-1,2,4-triazola), sebuah

    molekul dengan dua posisi simetris grup

    NH2 telah dipilih untuk penelitian ini.

  • Jurnal Komputasi Kimia Page 3

    Berikut adalah gambar molekul dari 3,5-

    diamino-1,2,4-triazola

    N

    NH

    N

    NH2

    H2N

    Gambar 2 Struktur molekul 3,5-diamino-1,2,4-triazole

    Metode yang digunakan dalam penelitian ini

    menggunakan metode komputasi ab Initio

    yaitu DFT (Density Functional Theory), HF

    (Hartee-Fock) , dan MM2. Dengan

    menggunakan metode tersebut akan

    diperoleh perbandingan energi dari masing-

    masing metode, metode DFT dan HF

    dengan 3 macam basis set yaitu 6-31G(d), 6-

    31+G(d), dan 3-21+G(d), sedangkan metode

    MM2 menggunakan 3 macam RMS

    Gradient yaitu 0.100, 0.300, 0.500. Selain

    itu juga dilakukan penelitian untuk

    mengetahui prediksi IR, tabel cartesian, dan

    Z-Matrix.

    Metode ab initio ini digunakan karena ab

    initio merupakan metode yang mempunyai

    akurasi yang paling tinggi di antara metoda

    perhitungan kimia komputasi lainnya seperti

    semiempiris atau mekanika molekular.

    DFT (Density Functional Theory) adalah

    salah satu pendekatan dalam kimia

    komputasi untuk menentukan perhitungan

    struktur elektron banyak partikel secara

    mekanika kuantum. DFT digunakan untuk

    mengamati keadaan dasar dari sistem

    banyak partikel. Tujuan utama dari DFT

    adalah menggantikan fungsi gelombang

    elektron banyak partikel dengan fungsi

    rapatan sebagai besaran dasarnya.

    HF (Hartee-Fock) dalam kimia

    komputasi digunakan untuk menghitung

    kemungkinan terbaik dari penyelesaian

    persamaan Schrodinger dari sistem

    berelektron banyak. Metode ini hanya dapat

    diterapkan dengan pendekatan Bohn-

    Oppenheimer karena inti hanya dimodelkan

    sebagai muatan titik-titik yang diam. Metode

    ini dapat menghitung energi pertukaran

    dengan tepat akan tetapi sama sekali tidap

    dapat menghitung pengaruh interaksi

    elektron.

    METODE PENELITIAN

    Perangkat keras dan lunak

    Penelitian ini dilakukan menggunakan

    media komputasi dengan spesifikasi

    prosesor Intel (R) CoreTM i3 M370 @2.40

    GHz dan RAM 2.00 GB. Media komputasi

    yang digunakan menggunakan sistem

  • Jurnal Komputasi Kimia Page 4

    Windows 7 Home Premium. Sedangkan

    perangkat lunak digunakan ChemOffice

    2010 yaitu Chem3D Ultra 10.0 dan

    ChemDraw Ultra 10.0. ChemDraw Ultra

    10.0 digunakan untuk menggambar struktur

    awal molekul yang akan diteliti. Sedangkan

    Chem3D Ultra 10.0 digunakan untuk

    menghitung energi molekul, memprediksi

    hasil IR, dan mengetahui tabel cartesian

    serta Z-Matrix.

    Prosedur penelitian

    Langkah pertama untuk melakukan

    penelitian ini yaitu menggunakan

    ChemDraw Ultra 10.0 untuk membuat

    struktur molekul dari 3,5-diamino-1,2,4-

    triazola. Pertama klik icon templates pada

    kotak tools kanan bawah. Setelah itu pilih

    Aromatics dan pilih gambar bentuk segilima,

    untuk membuat struktur tiazola klik icon text

    lalu diarahkan ke sudut-sudut bentuk

    segilima, mengarahkannya harus sampai

    muncul tanda kotak warna biru pada

    masing-masing sudut agar ikatan terbentuk

    sempurna. Pada bentuk segilima

    ditambahkan atom N tepat ditengah kotak

    berwarna biru pada sudut nomor satu, dua

    dan empat. Sedangkan nomor empat diberi

    tambahan atom H hingga membentuk 1,2,4-

    triazola. Kemudian sudut nomor 3 dan 5

    ditambahkan satu ikatan yang mengikat

    atom NH2 dengan mengklik icon Solid

    bonding hingga membentuk struktur

    molekul 3,5-diamino-1,2,4-triazola. Setelah

    molekul selesai terbentuk klik icon Marquee

    lalu copy dan paste molekul pada Chem3D

    Ultra 10.0.

    Langkah kedua yaitu menghitung energi

    molekul tersebut menggunakan Chem3D

    Ultra 10.0 dengan metode DFT, HF, dan

    MM2. Untuk menghitung energi

    menggunakan metode DFT yaitu dengan

    cara memilih menu Calculation Gamess

    Interface Minimize energi metode DFT

    (B3LYP) basis set Run. Begitu pula

    dengan metode HF. Sedangkan untuk

    menghitung energi menggunakan metode

    MM2 yaitu dengan cara Calculation MM2

    Minimize energi minimum RMS

    Gradient Run.

    Setelah mendapatkan hasil energi dari

    metode DFT dan HF, dicari hasil IR yaitu

    dengan cara Calculation Gamess

    Interface Predict IR metode DFT/HF

    basis set Run. Untuk mengetahui ikatan

    atom, sudut ikatan, panjang ikatan, dihedral

    dll. Menggunakan Z-Matrix dan tabel

    cartesian yaitu dengan cara klik View lalu

    pilih Cartesian Table/Z-Matrix.

  • Jurnal Komputasi Kimia Page 5

    HASIL DAN PEMBAHASAN

    Pembuatan struktur molekul 3,5-

    diamino-1,2,4-triazola

    Pembuatan struktur molekul 3,5-diamino

    -1,2,4-triazola dilakukan menggunakan

    ChemDraw Ultra 10.0. Hasil yang diperoleh

    yaitu

    N

    NH

    N

    NH2

    H2N

    Gambar 3 Struktur molekul 3,5-diamino-1,2,4-triazole

    dengan ChemDraw Ultra 10.0

    Setelah struktur molekul terbentuk

    struktur di copy dan paste ke Chem3D Ultra

    10.0. Bentuk molekul setelah di paste ke

    Chem3D Ultra 10.0 yaitu

    Gambar 4 Struktur molekul 3,5-diamino-1,2,4-triazole

    dengan Chem3D Ultra 10.0

    Perhitungan dan perbedaan energi

    molekul 3,5-diamino-1,2,4-triazola

    Kemudian dihitung energinya

    menggunakan metode DFT (B3LYP) dan

    HF dengan basis set yaitu 6-31G(d), 6-

    31+G(d), dan 3-21+G(d). Berikut adalah

    hasil energi dari masing-masing metode

    pada penelitian ini :

    Basis Set DFT

    (B3LYP)

    HF

    6-31G(d)

    -352.767444

    -350.877036

    6-31+G(d)

    -352.77138

    -350.879497

    3-21+G(d)

    -350.816918

    -348.911646

    Sedangkan jika metode MM2 perbedaan

    energi diperoleh dari perbedaan minimum

    RMS Gradient. menggunakan 3 macam

    RMS Gradient yaitu 0.100, 0.300, 0.500.

    Berikut adalah tabel perbedaan hasil energi

    metode MM2 dengan RMS berbeda:

    RMS Gradient MM2

    0.100

    5.5260

    0.300

    5.5599

    0.500

    5.6064

    Tabel 2 perbedaan energi menggunakan metode MM2

    dengan 3 macam RMS Gradient.

    Tabel 1 perbedaan energi menggunakan metode DFT

    dan HF dengan 3 macam basis set.

  • Jurnal Komputasi Kimia Page 6

    Pada jurnal yang digunakan sebagai

    bahan refrensi yaitu jurnal penelitian I.B.

    Obot dan A.S. Johnson hanya mencari

    energi dari molekul 3,5-diamino -1,2,4-

    triazola menggunakan metode DFT

    (B3LYP) dan HF dengan basis set 6-

    31+G(d). Sedangkan jurnal penelitian ini

    digunakan 3 macam basis set dan dari

    masing-masing metode. Pada jurnal

    karangan I.B. Obot dan A.S. Johnson energi

    yang didapatkan HF dengan basis set 6-

    31+G(d) yaitu sebesar -350.8944 dan DFT

    (B3LYP) sebesar -352.9876. Hasil

    penelitian ini mendekati hasil yang tertera

    pada jurnal, yaitu HF dengan basis set 6-

    31+G(d) yaitu sebesar -350.879497 dan

    DFT (B3LYP) sebesar -352.77138. Karena

    hasil yang didapatkan mendekati hasil

    jurnal, maka hasil penelitian ini dapat

    dinyatakan benar.

    Selain mencocokkan dengan jurnal lain,

    digunakan basis set dan metode yang lebih

    beragam agar dapat membandingkan energi

    dari basis set dan metode manakah yang

    memiliki nilai paling besar. Dari data yang

    diperoleh energi yang paling besar pada

    metode HF diperoleh dari basis set 6-

    31+G(d) yaitu sebesar -350.879497 dan

    metode DFT (B3LYP) sebesar -352.77138.

    Hasil tersebut menunjukkan bahwa energi

    yang paling besar diperoleh dari metode

    dengan basis set yang paling besar dan juga

    menggunakan polarization dan diffuse.

    Seperti pada basis set 6-31G(d) dan 6-

    31+G(d), basis set tersebut sama-sama 6-

    31G, namun energi yang didapat lebih besar

    dengan menggunakan basis set 6-31+G(d),

    karena memiliki nilai diffuse yang

    berbeda. Sehingga dapat disimpulkan, energi

    akan semakin besar jika basis setnya

    semakin besar dan juga memiliki

    nilaidiffuse.

    Sedangkan pada MM2, untuk

    membandingkan energi yang memiliki nilai

    paling besar saya menggunakan 3 macam

    RMS Gradient. Energi yang paling besar

    diperoleh dari RMS Gradient 0.500 dengan

    energi sebesar 5.6064. Hasil tersebut

    menunjukkan bahwa energi yang paling

    diperoleh dari RMS Gradient yang paling

    besar. Sehingga dapat disimpulkan bahwa

    pada metode MM2 energi akan semakin

    besar jika RMS Gradientnya semakin besar

    pula.

    Prediksi IR molekul 3,5-diamino-1,2,4-

    triazola

    Untuk prediksi IR dari molekul ini tiap

    metode dengan basis set berbeda

    menghasilkan hasil IR yang berbeda pula.

    Berikut adalah hasil IR dari metode dan

    masing-masing basis set:

  • Jurnal Komputasi Kimia Page 7

    1. Metode DFT

    B3LYP/6-31G(d)

    Transmitansi (%) = 91.18

    Bilangan gelombang = 3798.6800

    B3LYP/6-31+G(d)

    Transmitansi (%) = 92.19

    Bilangan gelombang = 3796.0100

    B3LYP/3-

    21+G(d)

    Transmitansi (%) = 90.97

    Bilangan gelombang = 3746.2300

    2. Metode HF

    RHF/6-31G(d)

    Transmitansi (%) = 88.89

    Bilangan gelombang = 4012.2100

    RHF/6-31+G(d)

    Transmitansi (%) = 89.39

    Bilangan gelombang = 4006.9700

    RHF/3-21+G(d)

    Transmitansi (%) = 87.84

    Bilangan gelombang = 3946.5900

  • Jurnal Komputasi Kimia Page 8

    Seperti halnya perbandingan energi

    sebelumnya, nilai IR ini juga terdapat

    perbedaan pada tiap basis set. Dilihat dari

    hasil IR di atas dapat disimpulkan bahwa

    nilai transmitansi dari tiap metode dan basis

    set masing-masing semakin besar,

    sedangkan bilangan gelombang menjadi

    semakin kecil.

    Melihat tabel cartesian dan Z-Matrix

    molekul 3,5-diamino-1,2,4-triazola

    Tabel cartesian dan Z-Matrix digunakan

    untuk melihat sudut, ikatan atom, panjang

    ikatan, sudut ikatan, atom dihedral, dll.

    Berikut adalah sebagian hasil tabel cartesian

    dan Z-Matrix dari metode DFT, hasil

    lainnya dapat dilihat pada lampiran.

    B3LYP/6-31G(d)

    B3LYP/6-31+G(d)

  • Jurnal Komputasi Kimia Page 9

    SIMPULAN

    Dari hasil penelitian ini dapat

    disimpulkan bahwa nilai energi yang paling

    besar dengan metode HF diperoleh dari

    basis set 6-31+G(d) yaitu sebesar -

    350.879497 dan metode DFT (B3LYP)

    sebesar -352.77138. Energi yang diperoleh

    lebih besar jika menggunakan basis set yang

    lebih besar dan juga menggunakan

    polarization dan diffuse. Energi yang

    dihasilkan melalui metode DFT lebih besar

    daripada metode HF. Sedangkan pada MM2

    energi yang paling besar diperoleh dari RMS

    Gradient 0.500 engan energi sebesar 5.6064.

    SARAN

    Perlu dilakukan penelitian dengan

    metode dan basis set yang lebih bervariasi

    agar hasil yang diperoleh lebih akurat, dapat

    menyimpulkan energi dari metode dan basis

    set mana yang paling besar. Serta perlu

    dilakukan pembacaan hasil IR yang lebih

    detail.

    UCAPAN TERIMA KASIH

    Alhamdulillah, puji syukur saya panjatkan

    kepada Allah SWT atas segala berkah,

    rahmat, hidayah serta karunia yang

    diberikan sehingga dapat menyelesaikan

    jurnal penelitian dengan judul

    Perbandingan Energi Pada Molekul 3,5-

    Diamino-1,2,4-Triazola Menggunakan Metode

    DFT, HF dan MM2 dengan Basis Set

    Bervariasi. Shalawat serta salam semoga

    selalu tercurahkan kepada Nabi Muhammad

    SAW. Dan tidak lupa juga saya

    mengucapkan terima kasih kepada Bapak I

    Gusti Made Sanjaya selaku dosen yang telah

    memberikan bimbingan dan arahan dalam

    mata kuliah aplikom. Terima kasih yang tak

    terhingga kepada orang tua saya dan teman-

    teman atas nasihat, semangat, bantuan

    materi, kesabaran, dan doa-doanya. Saya

    berharap jurnal ini dapat bermanfaat bagi

    perkembangan ilmu pengetahuan.

    DAFTAR PUSTAKA

    1. Anonim. 2013. Nitrogen. Wikipedia.org

    (diakses tanggal 29 Mei 2013).

    http://id.wikipedia.org/wiki/Nitrogen

    2. Anonim. 2013. Extensif Definition of

    Thiazole. Askfine.com (diakses

    tanggal 29 Mei 2013).

    http://thiazole.askdefine.com/

    3. Gullit, Suwanto. 2011. Pengaruh Jumlah

    Aerosil Pada Reaksi Aminasi

    Oktadekil Alkohol Dengan Ammonia

    Cair Menggunakan Katalis Pd/C.

    Skripsi. Jurusan Kimia, FMIPA,

    Universitas Sumatra Utara, Medan.

  • Jurnal Komputasi Kimia Page 10

    4. I.B. Obot, N.O. Obi-Egbedi, S.A.

    Umoren, E.E. Ebenso, Chem. Eng.

    Comm. 198 (2011) 711.

    5. I.B. Obot, N.O. Obi-Egbedi, Corros. Sci.

    52 (2010) 198.

    6. I.B. Obot, A. S. Johnson. Ab initio, DFT

    and TD-DFT electronic absorption

    spectra investigations on 3,5-

    diamino-1,2,4-triazole. (2012) 6658-

    6661

    7. M.M. Antonijevic , S.M. Milic , M.B.

    Petrovic, Corros. Sci. 51 (2009)

    1228.

    8. L. Wang, Corros. Sci. 48 (2006) 608

    616.

  • Jurnal Komputasi Kimia Page 11

    LAMPIRAN

    Perhitungan energi dengan metode DFT, HF, dan MM2

    B3LYP/6-31G(d) B3LYP/6-31+G(d)

    B3LYP/3-21+G(d) RHF/6-31G(d)

  • Jurnal Komputasi Kimia Page 12

    RHF/6-31+G(d) RHF/3-21+G(d)

    RMS Gradient 0.100

  • Jurnal Komputasi Kimia Page 13

    Prediksi IR, tabel cartesian dan Z-Matrix

    RMS Gradient 0.300

    RMS Gradient 0.500

    Prediksi IR

    Tabel Cartesian dan Z-Matrix

  • Jurnal Komputasi Kimia Page 14

    B3LYP/3-21+G(d)

    RHF/6-31G(d)

    RHF/6-31+G(d)

    RHF/3-21+G(d)

    Hasil tabel cartesian dan Z-Matrix

  • Jurnal Komputasi Kimia Page 15